Diodo emisor de luz para el acné, las cicatrices y la piel fotodañada
Luiza Pitassi División de Dermatología, Departamento de Medicina, Universidad Estatal de Campinas (UNICAMP), Campinas, SP, Brasil
Resumen
La terapia con diodos emisores de luz se descubrió a finales de la década de 1960, pero solo recientemente se ha aplicado ampliamente en dermatología para tratar una gran variedad de enfermedades cutáneas, como el fotoenvejecimiento, las cicatrices y el acné. Desde la introducción de la fotobioestimulación en la medicina, se ha investigado exhaustivamente la eficacia y la aplicabilidad de diversas fuentes de luz. La fotomodulación con diodos emisores de luz es una tecnología no térmica que se utiliza para modular la actividad celular con luz, y los fotones son absorbidos por los cromóforos mitocondriales de las células cutáneas. Se han descrito diversos efectos beneficiosos del diodo emisor de luz a intensidades relativamente bajas, especialmente en indicaciones en las que se requiere estimular la cicatrización, reducir el dolor y la inflamación, restaurar la función y rejuvenecer la piel. La terapia con diodos emisores de luz es segura, no tóxica y no invasiva, y no se han comunicado efectos secundarios en la literatura publicada.
Palabras clave Diodos emisores de luzFotobioestimulaciónFotomodulaciónTerapia de luz de bajo nivelTecnología no térmicaActividad celularCromóforos mitocondrialesInflamaciónRestauración de la funciónAcnéCicatricesRejuvenecimiento cutáneoPiel fotodañada
Introducción
La terapia con luz se ha utilizado en muchas culturas durante miles de años como modalidad terapéutica para tratar diversos problemas de salud (Barolet 2008). La fotobiomodulación, también conocida como terapia de luz de bajo nivel (LLLT), es una técnica médica en la que la exposición a luz láser de bajo nivel o a diodos emisores de luz (LED) estimula la función celular y produce efectos clínicos beneficiosos (Dincer 2000).
El diodo emisor de luz (LED) es un dispositivo semiconductor disponible en longitudes de onda que van desde el ultravioleta (UV) hasta el visible y el infrarrojo cercano (NIR), que convierte la corriente eléctrica en un ancho de banda estrecho no coherente del espectro electromagnético. El LED parece tener una amplia variedad de aplicaciones en dermatología. Debido a la combinación de un alto grado de penetración en la piel y de absorción por los componentes de la cadena respiratoria, la luz en el intervalo espectral de 600 a 1300 nm es útil para promover la cicatrización de heridas, reducir la inflamación, aliviar el dolor y rejuvenecer la piel (Anderson y Parrish 1981; Barolet et al. 2009).
El LED no tiene un mecanismo ablativo ni térmico, sino más bien un efecto fotoquímico comparable a la fotosíntesis en las plantas, por el cual la luz es absorbida y produce un cambio químico. La fototerapia se caracteriza por su capacidad para inducir procesos fotobiológicos en las células. La penetración tisular eficaz de la luz y la longitud de onda específica absorbida por los fotoaceptores son dos de los principales parámetros que deben tenerse en cuenta en la terapia con luz (Huang et al. 2011).
El LED tiene una ventaja adicional sobre los láseres, ya que ofrece la posibilidad de combinar longitudes de onda con matrices de diversos tamaños, estimulando así una variedad más amplia de tipos de tejido. El LED se dispersa en una superficie mayor que la mayoría de los láseres y puede utilizarse cuando se dirigen áreas extensas, lo que reduce los tiempos de tratamiento (Barolet 2008).
El LED se inventó a finales de la década de 1960, pero solo recientemente se ha aplicado ampliamente en dermatología. En los últimos 15 años, una mejor comprensión de la fotobiología y una mayor demanda de tratamientos dermatológicos mínimamente invasivos pero eficaces han generado un interés creciente por los dispositivos LED (Opel et al. 2015).
La fotomodulación con LED puede utilizarse tanto sola como en combinación con diversos procedimientos de rejuvenecimiento. En dermatología, el LED tiene efectos beneficiosos sobre las arrugas, las cicatrices de acné, las cicatrices hipertróficas y la cicatrización de quemaduras, y puede reducir el daño por UV tanto como tratamiento como medida profiláctica (Vecchio et al. 2013).
La fotobiomodulación con LED es la categoría más reciente de terapias de luz no térmicas y una alternativa eficaz para diversos tratamientos médicos, sin que se hayan comunicado efectos secundarios en la literatura publicada cuando se utiliza correctamente.
Historia
Los beneficios de la luz solar en el tratamiento de las enfermedades cutáneas se utilizaron como la forma más temprana de terapia de luz en el antiguo Egipto, la India y China (Barolet 2008). En 1904, Niels Finsen ganó el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por su trabajo sobre el uso de lámparas de arco para tratar la tuberculosis cutánea y de luz roja para prevenir las cicatrices por viruela (Hamblin et al. 2015).
La terapia láser (de luz) de bajo nivel (LLLT), también conocida como fotobiomodulación, fue descubierta a finales de la década de 1960 por el cirujano Endre Mester en Budapest, Hungría.
Mester inició una serie de experimentos con láser para evaluar el potencial carcinogénico de los láseres utilizando un láser de rubí rojo de baja energía (694 nm) en ratones. Para sorpresa de Mester, el láser no causó cáncer, sino que mejoró el crecimiento del cabello alrededor de la zona afeitada de la espalda del animal. Esta fue la primera demostración de fotobioestimulación (Mester et al. 1968; Barolet 2008; Avci et al. 2013).
En la década de 1990, la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) desarrolló LED que producían un espectro de luz muy estrecho, lo que a su vez permitió sus primeras aplicaciones clínicas (Calderhead 2007). La aplicación de la terapia de luz mediante LED de la NASA mejorará significativamente la atención médica disponible para los astronautas en misiones espaciales de larga duración. Los LED de la NASA estimulan los procesos energéticos básicos en las mitocondrias (compartimentos energéticos) de cada célula, especialmente cuando se utiliza luz infrarroja cercana para activar las sustancias químicas sensibles al color (cromóforos, sistemas de citocromos) en su interior. Las matrices de LED de la NASA ya han volado en misiones del transbordador espacial para estudios de crecimiento de plantas.
La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) ha aprobado ensayos en seres humanos. El uso de la terapia de luz con LED es una estrategia para ayudar a aumentar la tasa de cicatrización de heridas en el entorno de microgravedad, reduciendo el riesgo de que lesiones tratables se conviertan en catástrofes para la misión (Whelan et al. 2000).
Whelan et al. han utilizado el LED desarrollado originalmente para los experimentos de crecimiento de plantas de la NASA en el espacio con el fin de evaluar los efectos del tratamiento con luz infrarroja cercana sobre heridas en un modelo de ratón genéticamente diabético, y han encontrado que ciertos genes de regeneración tisular se regulan significativamente al alza tras el tratamiento con LED.
Los LED desarrollados por la NASA ofrecen una alternativa eficaz a los láseres. Estos diodos pueden configurarse para producir múltiples longitudes de onda; pueden disponerse en matrices grandes y planas (permitiendo el tratamiento de heridas extensas); y no producen calor. También es importante señalar que la FDA ha considerado que la terapia de luz LED es un tratamiento sin riesgo significativo (Whelan et al. 2003).
En el periodo de casi 50 años transcurrido desde el descubrimiento de Mester, el número de enfermedades y afecciones que pueden tratarse eficazmente con LLLT ha crecido exponencialmente. Ya no limitada a la cicatrización de heridas, el dolor y la inflamación, muchos de los principales sistemas de órganos del cuerpo, como el corazón, el cerebro, los ojos, la médula espinal, el tracto digestivo y el tracto respiratorio, pueden beneficiarse de la terapia de luz siempre que se utilicen la fuente de luz, los parámetros y los métodos de administración adecuados (Hamblin et al. 2015).
Mecanismos de acción
Los LED son semiconductores complejos que convierten la corriente eléctrica en luz no coherente de espectro estrecho. La fototerapia se basa en la transferencia directa de la energía de los fotones incidentes entre los fotones entrantes y la reserva energética celular, lo que da lugar a una reacción clínica viable, pero sin calor ni daño (Calderhead et al. 2015). El mecanismo básico de la fototerapia incluye la absorción de la energía de los fotones incidentes (fotorrecepción), la transducción y la amplificación de la señal dentro del objetivo, seguidas de una fotorrespuesta (Karu 1999).
Se considera que la fotobiomodulación estimula la proliferación de fibroblastos, la síntesis de colágeno, los factores de crecimiento y la producción de matriz extracelular, y mejora la microcirculación cutánea mediante la activación del sistema respiratorio mitocondrial de las células (Lee et al. 2007a).
La fotomodulación con LED tiene un efecto no térmico sobre la piel humana y muy probablemente está mediada por la absorción de luz por el citocromo mitocondrial, en particular la citocromo c oxidasa (CCO), que se encuentra en la cadena respiratoria. Esta enzima compleja tiene dos centros de hemo diferentes y dos centros de cobre diferentes, cada uno de los cuales puede reducirse u oxidarse, lo que afecta al espectro de absorción. En consecuencia, se produce una cascada de eventos en las mitocondrias que conduce a la bioestimulación de diversos procesos (Mahmoud et al. 2008; Avci et al. 2013; Weiss et al. 2005).
El mecanismo de la LLLT es la absorción de luz roja e infrarroja cercana por los cromóforos presentes en los componentes proteicos de la cadena respiratoria situada en las mitocondrias (Mahmoud et al. 2008). El principal objetivo terapéutico de las longitudes de onda de luz visible es la enzima citocromo c oxidasa de la cadena respiratoria mitocondrial en las células diana, lo que produce una cascada inducida fotoquímicamente que conduce a la producción de adenosina trifosfato (ATP) y, finalmente, a la fotoactivación celular (Karu 2007).
La activación de la cadena respiratoria es el punto central y puede producirse por una alteración de las propiedades redox, aceleración de la transferencia de electrones, generación de especies reactivas del oxígeno (ROS), así como inducción de calentamiento transitorio local de los cromóforos absorbentes. Esto conduce a un aumento de la actividad metabólica de las células diana, como incremento del ATP, modulación de las ROS, inducción de factores de transcripción, alteración de la síntesis de colágeno y estimulación de la angiogénesis (Barolet 2008; Weiss et al. 2005; Opel et al. 2015).
La activación de los componentes de la cadena respiratoria estimula la expresión de genes relacionados con la migración y proliferación celulares, cambios en la homeostasis celular, alteraciones en los niveles de ATP o AMP cíclico (cAMP), modulación de la síntesis de ADN y ARN, alteraciones de la permeabilidad de membrana, alcalinización del citoplasma y despolarización de la membrana celular. También altera la producción de factores de crecimiento y citocinas (Mahmoud et al. 2008).
Los LED parecen afectar al metabolismo celular al desencadenar reacciones fotobioquímicas intracelulares. Los efectos observados incluyen aumento del ATP, modulación de las ROS, inducción de factores de transcripción, alteración de la síntesis de colágeno, estimulación de la angiogénesis y aumento del flujo sanguíneo (Barolet 2008; Opel et al. 2015). La LLLT estimula la expresión de genes relacionados con la migración y proliferación celulares; también altera la producción de factores de crecimiento y citocinas (Mahmoud et al. 2008; Evans y Abrahamse 2008).
Los tipos celulares importantes para la regeneración de la piel y los tejidos son los fibroblastos, los queratinocitos y las células inmunitarias (mastocitos, neutrófilos y macrófagos), que pueden estimularse utilizando longitudes de onda específicas con importantes propiedades de penetración tisular (Huang et al. 2011).
Los LED son dispositivos pequeños y robustos que emiten una banda estrecha de radiación electromagnética que va desde el ultravioleta hasta longitudes de onda visibles e infrarrojas. La luz emitida está disponible en longitudes de onda que van desde el ultravioleta (UV) hasta el visible y el infrarrojo cercano (NIR) (247–1300 nm). El LED se diferencia de otros tipos de láser por tener una intensidad baja, que provoca cambios de temperatura reducidos (Weiss et al. 2005). Una diferencia significativa entre los láseres y los LED es la forma en que se administra la energía lumínica. La potencia máxima de salida de los LED se mide en milivatios, mientras que la de los láseres se mide en vatios. Los LED proporcionan una administración mucho más suave de las mismas longitudes de onda en comparación con los láseres y con una salida de energía sustancialmente menor (Barolet 2008).
Mientras que los procedimientos con láser requieren cuidados posteriores intensivos y un tiempo de inactividad prolongado, y pueden dar lugar a complicaciones, la terapia con LED es un tratamiento eficaz, seguro y no doloroso (Wunsch y Matuschka 2014).
Otras ventajas sobre los láseres incluyen la posibilidad de combinar longitudes de onda con matrices de diversos tamaños. El LED se dispersa en una superficie mayor que los láseres y puede utilizarse cuando se dirigen áreas extensas, lo que da lugar a un tiempo de tratamiento más rápido (Barolet 2008).
La absorción de luz roja e infrarroja cercana por las moléculas fotoaceptoras dentro de las cadenas respiratorias puede causar una alteración del estado redox de las células y activar la síntesis de ácidos nucleicos para acelerar la proliferación celular (Karu 1987, 1999).
Las distintas longitudes de onda tienen diferentes cromóforos y pueden tener diversos efectos sobre el tejido. A menudo se hace referencia a las longitudes de onda por el color asociado e incluyen luces azul (400–470 nm), verde (470–550 nm), roja (630–700 nm) e NIR (700–1200 nm). La profundidad de penetración tisular depende principalmente de la longitud de onda de la luz (Barolet 2008). Las longitudes de onda de 630–900 nm pueden penetrar y ser absorbidas a través de toda la dermis papilar.
Para obtener los mejores efectos, la longitud de onda utilizada debe permitir una penetración óptima de la luz en las células o el tejido diana. Dado que la citocromo c oxidasa es el cromóforo más probable en la LLLT, se consideran dos picos de absorción en los espectros rojo (~660 nm) y NIR (~850 nm) (Karu et al. 2005; Barolet 2008).
El análisis de los perfiles de expresión génica en fibroblastos humanos reveló una influencia de la luz roja de baja intensidad con una longitud de onda de 628 nm sobre 111 genes diferentes implicados en funciones celulares, como proliferación celular; apoptosis; respuesta al estrés; metabolismo de proteínas, lípidos y carbohidratos; metabolismo energético mitocondrial; síntesis y reparación del ADN; funciones relacionadas con antioxidantes; y funciones relacionadas con el citoesqueleto y la interacción célula-célula (Zhang et al. 2003; Wunsch y Matuschka 2014).
La luz roja (intervalo de longitudes de onda de 620 a 770 nm), que forma parte del espectro de luz visible, es capaz de activar el factor de crecimiento de fibroblastos, aumentar el procolágeno tipo 1, aumentar la metaloproteinasa de matriz-9 (MMP-9) y disminuir la MMP-1 de la dermis cutánea debido a su capacidad para penetrar profundamente en la piel hasta unos 6 mm; por ello, es preferida en la terapia fotodinámica (PDT). Se ha demostrado histológicamente un aumento del número de fibroblastos y un infiltrado inflamatorio leve después de la exposición (Barolet et al. 2009; Issa et al. 2009; Opel et al. 2015).
Los LED rojos tienen la penetración tisular más profunda de las longitudes de onda visibles y muestran una reducción significativa del grosor de la epidermis, del material elastótico y del infiltrado inflamatorio dérmico, así como un aumento del colágeno y del procolágeno tipo I y III en la dermis superior. El TGF-β es un factor de crecimiento responsable de inducir la síntesis de colágeno por los fibroblastos y aumenta significativamente después de la PDT (Karrer et al. 2013).
Debido a la penetración más profunda de la luz en la piel, la luz roja es ampliamente preferida en la PDT y también puede ejercer efectos antiinflamatorios regulando la liberación de factores inflamatorios. Los tipos celulares importantes para la regeneración de la piel y los tejidos son los fibroblastos, los queratinocitos y las células inmunitarias (mastocitos, neutrófilos y macrófagos), que pueden estimularse utilizando longitudes de onda específicas con importantes propiedades de penetración tisular (Calderhead et al. 2015).
La PDT normalmente implica la aplicación de un fotosensibilizador tópico como el ácido 5-aminolevulínico (ALA) o su éster metílico (MAL), que se activa mediante exposición a una fuente de luz visible. Después de la activación de un fotosensibilizador con luz de la longitud de onda adecuada, se generan ROS, en particular oxígeno singulete. Como consecuencia de la combinación de luz, fotosensibilizador y oxígeno tisular, se forman ROS citotóxicas en los tejidos enfermos, induciendo necrosis y apoptosis de las células malignas y premalignas (Hamblin y Demidova 2006). Las indicaciones oncológicas, las queratosis actínicas, los carcinomas basocelulares nodulares o superficiales y la enfermedad de Bowen son indicaciones aprobadas para la PDT con ALA/MAL (Morton et al. 2002).
La PDT en el tratamiento del acné se basa en que Propionibacterium acnes contiene porfirinas endógenas, en particular coproporfirina III (Babilas et al. 2005). El módulo de luz roja se utiliza además de la fototerapia con luz azul para promover el crecimiento de tejido nuevo, mejorar la cicatrización y estimular el colágeno, reduciendo así las líneas y las arrugas (Fig. 1).
El efecto beneficioso de la luz roja sobre la cicatrización de heridas puede explicarse considerando varios mecanismos biológicos básicos, incluida la inducción de la expresión de citocinas y factores de crecimiento como el VEGF, responsable de la neovascularización necesaria para la cicatrización de heridas (Hamblin y Demidova 2006).
Se cree que la luz infrarroja cercana (IR), también conocida como energía infrarroja monocromática, estimula la circulación al inducir la liberación de guanilato ciclasa y óxido nítrico, lo que a su vez promueve la vasodilatación y la producción de factores de crecimiento, así como la angiogénesis, conduciendo a la posterior cicatrización de heridas (Karu 1987; Opel et al. 2015) (Fig. 2).
El LED IR constituye la banda de onda superior a 760 nm y puede penetrar en la piel entre 5 y 10 mm. La luz infrarroja cercana de 830 nm se ha utilizado para tratar heridas, dolor, úlceras, lesiones recalcitrantes, rejuvenecimiento cutáneo y acné vulgar (Opel et al. 2015).
Un único tratamiento de la piel normal con LED-LLLT de 830 nm en comparación con controles no irradiados demostró una rápida desgranación fotomediada de mastocitos a las 48 h, acompañada de una respuesta inflamatoria demostrada ultraestructuralmente con la aparición de cantidades significativamente mayores de mastocitos, macrófagos y neutrófilos (Calderhead et al. 2008).
La irradiación con LED con una combinación de longitudes de onda, como 630 o 660 nm combinadas con 830 o 850 nm, aumentó el número de células y la expresión de colágeno tipo I más que el tratamiento con cada longitud de onda por separado y disminuyó la expresión de MMP-1 (Tian et al. 2012).
Lee et al. compararon los efectos del tratamiento con LED de 633 y 830 nm por separado y de la combinación de 830 y 633 nm con un grupo de control. Aunque todos los grupos tratados con LED en este estudio mostraron resultados macroscópicos e histológicos estadísticamente significativos en comparación con los controles, el grupo de 830 nm resultó superior a los demás grupos LED en todos los aspectos, incluidos colagénesis, elasticidad cutánea, expresión de inhibidores tisulares de la metaloproteinasa de matriz 1 y satisfacción subjetiva del paciente (Lee et al. 2007a).
La luz azul (intervalo de longitudes de onda de 400 a 480 nm) es una irradiación sin UV y parece ejercer su efecto sobre el acné a través de su influencia sobre Propionibacterium acnes y sus propiedades antiinflamatorias (Fig. 3).
P. acnes contiene porfirinas naturales, principalmente coproporfirina y protoporfirina IX. Se cree que la absorción de luz azul por estas moléculas induce un efecto de PDT natural con destrucción de la bacteria mediante la formación de radicales libres de oxígeno (Dai et al. 2012; Opel et al. 2015).
Un mecanismo de acción de la fototerapia para el acné es la absorción de luz (específicamente luz azul) por las porfirinas que P. acnes ha producido como parte de su metabolismo normal y que actúan como fotosensibilizadores endógenos (Lee et al. 2007a; Avci et al. 2013). Debido a su eficacia para reducir la proliferación celular, la luz azul también es propicia para tratar enfermedades hiperplásicas y la inflamación cutánea crónica.
El uso de una fuente de luz LED de doble longitud de onda (roja y azul) mejora los resultados de la PDT para el acné y otros trastornos sebáceos. La longitud de onda roja (630 nm) puede alcanzar las glándulas sebáceas, y la luz azul (405 nm) fotodegrada cualquier protoporfirina IX (PpIX) residual en la epidermis, reduciendo así la fotosensibilidad posterior al tratamiento (Barolet 2008).
La PDT tópica es también un tratamiento para el cáncer de piel no melanoma (NMSC) y para la mejora del fotoenvejecimiento. La PDT normalmente implica la aplicación de un fotosensibilizador tópico como el ácido 5-aminolevulínico (ALA) o su éster metílico (MAL), que se activa mediante exposición a una fuente de luz visible. Como consecuencia de la combinación de luz, fotosensibilizador y oxígeno tisular, se forman ROS citotóxicas en los tejidos enfermos, induciendo necrosis y apoptosis de las células malignas y premalignas (Gold et al. 2006; Szeimies et al. 2012).
Varios estudios han indicado que exponer a los pacientes a una combinación de longitudes de onda LED es más eficaz que la monoterapia. Este efecto sinérgico se ha investigado en diversas enfermedades cutáneas (Russell et al. 2005; Goldberg et al. 2006; Goldberg y Russel 2006; Lee et al. 2007a; Park et al. 2014).
Indicaciones
La revisión de la literatura reveló que las distintas longitudes de onda de los dispositivos de diodos emisores de luz utilizados en dermatología tienen muchos efectos beneficiosos para tratar una amplia variedad de enfermedades cutáneas (Tabla 1), incluidos el acné, las cicatrices y la piel fotodañada, y los efectos secundarios fueron leves o no se comunicaron. Sigue siendo prudente evaluar a las personas con dermatosis fotosensibles o a aquellas que toman medicamentos fotosensibilizantes, ya que constituyen contraindicaciones para el tratamiento. Debe hacerse hincapié en la precaución, especialmente en pacientes epilépticos y fotofóbicos, sobre todo si los LED son pulsados (Barolet 2008; Opel et al. 2015).
| Cicatrización de heridas |
| Fotorejuvenecimiento |
| Cicatrices hipertróficas y queloides |
| Acné |
| Hiperpigmentación posinflamatoria |
| Eritema |
| Edema |
| Analgesia |
| Quemaduras |
| Alopecia |
| Tratamiento con terapia fotodinámica (queratosis actínica, enfermedad de Bowen y carcinoma basocelular) |
| Vitíligo |
| Psoriasis |
| Rosácea |
| Herpes simple |
Las longitudes de onda en el intervalo de 600–700 nm se eligen para tratar tejidos superficiales, y las longitudes de onda entre 780 y 950 nm se eligen para tejidos más profundos debido a las mayores distancias de penetración óptica a través del tejido. Debido a la posible existencia de una curva de dosis-respuesta bifásica mencionada anteriormente, elegir la dosis de luz correcta (en términos de densidad de energía) para cualquier afección médica específica es difícil (Hamblin y Demidova 2006) (Tabla 2).
| Color | Longitud de onda (nm) | Tratamiento cutáneo | Tiempo de tratamiento |
|---|---|---|---|
| Rojo | 610–760 | Rejuvenecimiento cutáneo, líneas finas, rugosidad, tono de piel, textura, tamaño de poros, despigmentación, cicatrización de heridas, cicatrices hipertróficas, queloides, edema y eritema | 20–30 min por sesión; dos sesiones por semana |
| Azul | 450–500 | Acné, hiperpigmentación, queloides, enfermedades cutáneas fibróticas | 20–30 min por sesión; dos sesiones por semana |
| Infrarrojo | 850–940 | Rejuvenecimiento cutáneo, cicatrices hipertróficas, queloides | 20–30 min por sesión; dos sesiones por semana |
LED para el acné, las cicatrices y la piel fotodañada
Acné
Se ha propuesto la fototerapia con luz visible (principalmente luz azul, luz roja o una combinación de ambas) como una modalidad terapéutica alternativa para tratar el acné vulgar. Un mecanismo de acción de la fototerapia para el acné es la absorción de luz (específicamente luz azul) por las porfirinas que P. acnes ha producido como parte de su metabolismo normal y que actúan como fotosensibilizadores endógenos (Avci et al. 2013).
La terapia con luz azul (415 nm) es eficaz para activar la coproporfirina III y la protoporfirina IX, destruyendo posteriormente la bacteria P. acnes (Fig. 4). Se ha demostrado que reduce significativamente las lesiones de acné en estudios sobre acné leve a moderado, inflamatorio y pustuloso al irradiar durante ocho a diez tratamientos (Goldberg y Russel 2006).
El tratamiento con luz azul también parece tener efectos antiinflamatorios sobre los queratinocitos al disminuir la producción inducida por citocinas de los marcadores IL-1 alfa e ICAM-1 (Shnitkind et al. 2006). La luz LED azul (400–470 nm) tiene una penetración máxima de hasta 1 mm. Es la más adecuada para el tratamiento de afecciones más superficiales, como atacar P. acnes en el acné vulgar (Opel et al. 2015). La luz azul aplicada a colonias de P. acnes induce la fotoexcitación de las porfirinas bacterianas, estimula la producción de oxígeno singulete y, finalmente, da lugar a la destrucción fotodinámica endógena de P. acnes (Lee et al. 2007b; Joo et al. 2012).
Shalita et al. demostraron el uso de luz azul (405–420 nm) para el tratamiento del acné, utilizando exposiciones de luz de 10 min dos veces por semana. Se trató a un total de 35 sujetos con lesiones en la cara y la espalda durante un periodo de 4 semanas; el 80% mostró una mejora significativa de las lesiones faciales no inflamatorias, inflamatorias y totales, con una disminución media del 70% en el recuento de lesiones inflamatorias 2 semanas después del último tratamiento (Shalita et al. 2001).
Morton et al. trataron a 30 pacientes con acné leve a moderado con tratamientos de LED azul (415 nm) de 8, 10 o 20 min durante un periodo de 4 semanas. Los recuentos de lesiones inflamatorias disminuyeron, con un efecto mínimo sobre las lesiones no inflamatorias (Morton et al. 2005).
Tremblay et al. administraron a pacientes con acné inflamatorio leve a moderado dos tratamientos de 20 min con LED azul (415 nm) por semana durante 4–8 semanas. El noventa por ciento de los pacientes estaba satisfecho con el resultado. Objetivamente, los pacientes presentaron una reducción del 50% en los recuentos de lesiones (Tremblay et al. 2006).
El tratamiento con luz azul se asocia a reducciones significativas del tamaño y número de lesiones, la gravedad y el enrojecimiento de los brotes, y a mejoras en el aspecto general de la piel, así como en la claridad, luminosidad, tono, textura y suavidad (Ash et al. 2015; Opel et al. 2015).
La luz roja (633 nm) es menos eficaz que la luz azul para activar la coproporfirina III, pero es un potente activador de la protoporfirina IX, que también se encuentra en la bacteria P. acnes. Dado que la luz roja penetra más profundamente en el tejido que la azul, es posible que la luz roja destruya activamente las bacterias P. acnes que residen en las regiones inferiores de la glándula sebácea (Goldberg y Russel 2006).
Se cree que la luz roja estimula la liberación de citocinas de diversas células, incluidos los macrófagos, y reduce la inflamación. El efecto de la luz roja visible sobre la vasculatura local también está bien reconocido. La luz roja aporta más oxígeno y nutrientes a la zona, ayudando aún más a reducir la inflamación y a mejorar el proceso de reparación de heridas (Goldberg y Russel 2006; Sadick 2008; Avci et al. 2013; Sawhney y Hamblin 2014).
La combinación de LED para el tratamiento del acné también es prometedora. La fototerapia con luz azul-roja mixta, probablemente al combinar acciones antibacterianas y antiinflamatorias, es un tratamiento seguro, eficaz y no doloroso para el acné vulgar leve a moderado, sin efectos adversos significativos a corto plazo (Avci et al. 2013; Opel et al. 2015).
Karu demostró que cuando Propionibacterium acnes se expuso a luz azul y roja simultáneamente in vivo, se produjo una marcada inhibición de la actividad celular en comparación con la observada cuando las luces roja y azul se administraron por separado (Karu 1999).
Lee et al. trataron a pacientes con acné moderado con una combinación de dispositivos LED azul (415 nm) y rojo (640 nm). Se observó una mejora del 34% en el recuento de comedones y del 78% en el número de lesiones inflamatorias. La mayoría de los estudios revelaron que la mejora de las lesiones inflamatorias fue superior a la mejora de los comedones (Lee et al. 2007b). Kwon et al. demostraron una disminución de las lesiones de acné inflamatorias y no inflamatorias del 77% y 54%, respectivamente, después del uso doméstico de LED combinado azul y rojo (Kwon et al. 2013).
Aunque se ha probado la luz azul junto con ALA en el tratamiento del acné en 20 pacientes, los pacientes experimentaron mayores efectos secundarios y los resultados no fueron clínicamente significativos en comparación con el LED azul solo (Weinstabl et al. 2011; Opel et al. 2015).
La luz roja puede prevenir o tratar la hiperpigmentación posinflamatoria (PIH) del acné. Sobre la base del análisis fotográfico y las mediciones del contenido de melanina, la mayoría de los pacientes pueden lograr una reducción sustancial o la desaparición de las lesiones por PIH en las zonas tratadas con LED (Barolet 2008). La terapia con luz roja se realiza generalmente utilizando longitudes de onda del espectro visible, 670 nm, una longitud de onda absorbida por la melanina. La cantidad de energía lumínica absorbida por pigmentos de la piel, como la melanina, debe tenerse en cuenta al diseñar un régimen de terapia de luz para un paciente. Para lograr la misma administración de energía a las estructuras por debajo de la epidermis, los pacientes con tipos de piel 5 o 6 en la escala de Fitzpatrick requerirán una dosis de luz (fluencia) mayor que los pacientes con tipos de piel 1 o 2 (Brondon et al. 2007).
Diversas longitudes de onda LED pueden afectar a la melanogénesis en melanocitos humanos normales. La irradiación LED a 830, 850 y 940 nm redujo la melanogénesis mediante la disminución de la expresión de tirosinasa sin ejercer efectos citotóxicos. La longitud de onda LED de 830 nm también reduce la síntesis de melanina y puede ser una herramienta terapéutica útil para tratar a pacientes con hiperpigmentación (Kim et al. 2012).
Papageorgiou et al. investigaron los efectos de un tratamiento combinado de luz azul y roja en un estudio aleatorizado de 107 pacientes con acné leve a moderado. Los resultados mostraron una reducción del 76% en las lesiones inflamatorias en el grupo combinado. Este resultado fue significativamente superior al logrado con la luz azul por separado (Papageorgiou et al. 2000).
La fototerapia LED combinada de luz azul y roja es un tratamiento eficaz, seguro y no doloroso para el acné vulgar leve a moderadamente grave, en particular para las lesiones de acné papulopustuloso (Lee et al. 2007b).
Cicatrices
Las cicatrices, las cicatrices hipertróficas y los queloides son desfigurantes desde el punto de vista estético y psicosocial y pueden hacer que los pacientes busquen diversos tratamientos para abordar las preocupaciones estéticas y funcionales atribuidas a las cicatrices. Las cicatrices hipertróficas y los queloides pueden formarse después de cirugía y traumatismos y se caracterizan por proliferación de fibroblastos y deposición excesiva de colágeno (Uitto y Kouba 2000; Lev-Tov et al. 2012).
Se ha demostrado que los dispositivos de diodos emisores de luz estimulan la actividad de los fibroblastos y aceleran la cicatrización de heridas. Los estudios han revelado el posible beneficio de las terapias de luz de bajo nivel rojas e infrarrojas para mejorar las cicatrices. Se ha comunicado que la síntesis de colágeno está reducida y que las metaloproteinasas de matriz intersticial (MMP-1), la colagenasa implicada en la renovación normal del colágeno cutáneo, están reguladas al alza en la piel envejecida (Brondon et al. 2007).
Se ha propuesto que las vías de señalización de la interleucina (IL)-6 desempeñan un papel central en este proceso y, por tanto, que la inhibición de la vía de IL-6 podría ser un objetivo terapéutico prometedor para la prevención de cicatrices. Dado que se ha demostrado que la terapia con LED disminuye los niveles de ARNm de IL-6, podría estar previniendo una cicatrización aberrante (Ghazizadeh et al. 2007; Uitto 2007; Barolet 2008).
La fototerapia LED con luz infrarroja cercana de 805 nm es un método para prevenir o atenuar el desarrollo de cicatrices hipertróficas o queloides en pacientes sometidos a escisión quirúrgica o ablación con láser de CO2 de queloides o cicatrices hipertróficas (Mamalis et al. 2014).
Los estudios in vitro demuestran que la fototerapia LED, tanto en longitudes de onda rojas como infrarrojas cercanas, puede suprimir la proliferación de fibroblastos y puede proporcionar una base mecanística para el futuro tratamiento de queloides (Barolet y Boucher 2010) (Fig. 5).
Las cicatrices tratadas durante 15 min diarios durante 30 días con un dispositivo LED infrarrojo (805 nm a 30 mW/cm2) mostraron una mejora significativa sin efectos secundarios asociados, como ponen de manifiesto las mejoras en la puntuación VSS, la medición de la altura de la cicatriz mediante topografía cutánea cuantitativa y la evaluación clínica ciega de fotografías (Mamalis et al. 2014).
Un estudio reciente ha demostrado que el LED azul puede inhibir la proliferación y la velocidad de migración de fibroblastos dérmicos de piel humana adulta y se asocia a un aumento de la generación de especies reactivas del oxígeno de forma dependiente de la dosis sin alterar la viabilidad. El LED azul tiene potencial para contribuir al tratamiento de queloides y otras enfermedades cutáneas fibróticas (Mamalis et al. 2015).
El potencial de la PDT sobre el tejido cicatricial se ha investigado previamente. Estudios in vitro han demostrado que la ALA-PDT indujo las metaloproteinasas de matriz degradantes de colágeno (MMP)-1 y MMP-3 en fibroblastos dérmicos, al tiempo que reducía la expresión de ARNm de colágeno tipo 1 (Karrer et al. 2003). Un estudio retrospectivo ciego de Sakamoto et al. encontró que el ácido aminolevulínico (ALA) o el éster metílico del ácido aminolevulínico (MAL) combinados con LED rojo mejoraban estadísticamente el aspecto de las cicatrices después de dos o más tratamientos (Sakamoto et al. 2012).
Nie et al. comunicaron un efecto positivo de la PDT en un paciente con un queloide persistente que no había respondido a varios tratamientos habituales. Después de cinco sesiones de MAL-PDT, el color de la cicatriz había mejorado y el queloide había reducido su tamaño, se había aplanado y presentaba menor eritema en el margen circundante (Nie et al. 2010).
La PDT puede reducir la formación de cicatrices en queloides, como demuestran la ausencia de recurrencia y la mejora de signos y síntomas, así como la disminución del flujo sanguíneo, el aumento de la flexibilidad y la reducción de los niveles de colágeno y hemoglobina (Ud-Din et al. 2013).
Piel fotodañada
El uso de LED para el rejuvenecimiento cutáneo es único porque no produce ningún daño térmico. Se propone que las longitudes de onda específicas de luz LED son absorbidas por la piel y se utilizan para modular la función, proliferación y reparación celular en el tejido dañado por el sol, en un proceso denominado fotobiomodulación (Baez y Reilly 2007).
Se considera que la fotobiomodulación estimula la producción de factores de crecimiento (es decir, factor de crecimiento de fibroblastos, TGF, PDGF), la producción de matriz extracelular y una mayor síntesis de colágeno y procolágeno, y mejora la microcirculación cutánea mediante la activación del sistema respiratorio mitocondrial de las células (Lee et al. 2007a).
Varios estudios clínicos proporcionan evidencia de la eficacia de la terapia con LED en el fotorejuvenecimiento utilizando diversas fuentes de luz LED. Se ha demostrado que los LED mejoran las afecciones de la piel dañada por UV, incluido el fotoenvejecimiento, lo que sugiere que el mecanismo de acción entre los LED y la radiación UV es diferente (Kim et al. 2012).
Trelles ha sugerido que la terapia con LED representa una estrategia potencial en la prevención del envejecimiento. La prevención puede lograrse irradiando fotoenergía de bajo nivel con longitudes de onda específicas que, según los hallazgos fotobiológicos, pueden estimular tanto las células epidérmicas como las dérmicas (Trelles 2006).
Estudios recientes sugieren que la LLLT (específicamente la radiación roja o NIR) puede proporcionar una protección eficaz contra el fotodaño inducido por UV. Se cree que esto se debe a que, temprano o durante el día (horario matutino), predominan las longitudes de onda roja/NIR del espectro solar y preparan la piel para la radiación UV potencialmente dañina que predomina más tarde en el día (mediodía/tarde) (Barolet 2008; Sawhney y Hamblin 2014).
La irradiación con luz roja aumentó la síntesis del factor de crecimiento de fibroblastos a partir de macrófagos fotoactivados y aceleró la degeneración de mastocitos (Lam et al. 1986).
Se ha demostrado que la inducción de la síntesis de colágeno por el LED en el espectro rojo ocurre principalmente en la dermis papilar. Barolet et al. demostraron que la terapia con LED revirtió la regulación a la baja del colágeno y la regulación al alza de MMP-1. Esto podría explicar las mejoras en el aspecto cutáneo observadas en las personas tratadas con LED. Estos hallazgos sugieren que el LED de 660 nm es una estrategia segura y eficaz de mejora del colágeno (Barolet et al. 2009).
La luz roja se utiliza para aumentar el crecimiento de tejido nuevo, mejorar la cicatrización y estimular el colágeno, reduciendo así las líneas y las arrugas. También se ha utilizado para mejorar la rugosidad cutánea, la profundidad de las arrugas, el tono de piel, la textura, el tamaño de los poros, la discromía, el edema y el eritema (Sauder 2010).
Un estudio de mitad de cara con LED rojo (633 nm) en pacientes que se habían sometido a blefaroplastia y rejuvenecimiento periocular demostró una mejora estadísticamente significativa del edema, eritema, hematomas y dolor en el lado tratado de la cara (Opel et al. 2015).
La luz de longitud de onda de 830 nm (infrarrojo cercano) se absorbe en la membrana celular en lugar de en los orgánulos celulares, que siguen siendo el objetivo cuando se utiliza luz del espectro visible. La irradiación a 830 nm ha acelerado la transformación de fibroblastos en miofibroblastos y la desgranación de mastocitos. Además, la quimiotaxis y la actividad fagocítica de leucocitos y macrófagos mejoran cuando las células son estimuladas por esta longitud de onda (Russell et al. 2005).
La fototerapia de longitud de onda infrarroja con LED de 830 nm tiene efectos antiinflamatorios y es útil para la regeneración de la piel dañada. Se sabe que la longitud de onda de 830 nm aumenta considerablemente los potenciales de acción de las células cicatrizantes, en particular las que se encuentran en las fases inflamatoria y de remodelación, y por tanto daría lugar a una resolución considerablemente más rápida de los efectos adversos posteriores al láser, como eritema y dolor (Russell et al. 2005; Trelles 2006).
Se han publicado trabajos previos sobre el uso combinado de la terapia LED de 633 y 830 nm en el tratamiento de la piel fotoenvejecida. Se ha demostrado que la luz roja (633 nm) aumenta el factor de crecimiento de fibroblastos y la síntesis de colágeno en la piel (Baez y Reilly 2007).
La longitud de onda de 830 nm está bien asociada a la fotobiomodulación de las células cicatrizantes: mastocitos, neutrófilos y macrófagos. Las dosis posteriores de 633 nm se concentran en los fibroblastos, pero mantienen el nivel de reacción en las demás células. Ambas longitudes de onda están bien asociadas a aumentos en la tasa y el volumen del flujo sanguíneo local, y la de 830 nm también estimula la fase de remodelación de transición (Trelles 2006).
La sinergia de las luces de 633 y 830 nm combina estos efectos para mejorar la proliferación de fibroblastos y, por tanto, aumentar la síntesis de colágeno, además de estimular líneas celulares inflamatorias como mastocitos y macrófagos (Calderhead et al. 2015).
Goldberg et al. investigaron la combinación del tratamiento LED rojo (633 nm) e IR (830 nm) sobre la piel fotodañada y comunicaron el reblandecimiento de las arrugas periorbitarias en el 80% de los sujetos. Hubo mejora subjetiva de la suavidad, tersura y firmeza. El examen histológico demostró un aumento del número y grosor de las fibrillas de colágeno (Goldberg et al. 2006).
Se ha documentado una mejora del aspecto cutáneo en personas envejecidas/fotoenvejecidas después de tratamientos seriados en toda la cara o de mitad de cara con luz roja (630, 633 nm) o roja en combinación con infrarroja (830 nm) (Barolet et al. 2009).
Hallazgos previos pudieron correlacionar la actividad de los fibroblastos y los procesos de remodelación de la matriz dérmica con un aumento de la densidad de colágeno intradérmico y menores signos de envejecimiento (Lee et al. 2007a). Los mecanismos subyacentes propuestos incluyen la fotoestimulación de moléculas terminales en la cadena de transporte de electrones y el posterior aumento de la concentración de adenosina trifosfato (ATP), junto con la activación selectiva impulsada por la luz de las moléculas de agua, mejorando así el intercambio metabólico e influyendo en los sistemas de transporte de iones que se encuentran en las membranas celulares (Wunsch y Matuschka 2014).
Un ensayo prospectivo, controlado con placebo, doble ciego y de mitad de cara realizado por Lee et al. aleatorizó a pacientes con arrugas faciales a recibir LED rojo (640 nm), IR (830 nm), ambos o tratamiento simulado. Los pacientes mostraron una reducción estadísticamente significativa de la gravedad de las arrugas en todos los grupos de tratamiento: 26%, 33% y 36%, respectivamente. La elasticidad cutánea también mejoró. Los análisis tisulares destacaron por un aumento de colágeno y fibras elásticas junto a fibroblastos muy activos (Lee et al. 2007a).
Un estudio realizado con un dispositivo de luz que combinaba luz azul de banda estrecha (420 nm) e infrarrojo cercano (850–890 nm), utilizando 20 min de exposición y una dosis total de 60 J/cm2, ha demostrado una mejora espectacular del fotorejuvenecimiento cutáneo cuando se asocia a peelings de ácido glicólico y vitamina C tópica (Fournier et al. 2006). Los tratamientos LED funcionan bien después de cualquier procedimiento que cause eritema e irritación, incluidos los peelings químicos o los sistemas láser ablativos, con niveles de satisfacción extremadamente altos.
En resultados in vitro se demostró que la combinación de longitudes de onda LED mejora la homogeneización de la forma celular, la proliferación celular y el nivel de las principales proteínas implicadas en el proceso de cicatrización (Chabert et al. 2015). El sistema LED es conocido por sus propiedades cicatrizantes y antiinflamatorias, y también por mejorar los resultados de los procedimientos estéticos faciales.
Conclusión
La fototerapia LED es un tratamiento no ablativo, no térmico y no traumático, que estimula las actividades y funciones celulares mediante un efecto fotobiomodulador.
La terapia con luz puede ser una alternativa segura y eficaz para tratar el acné, las cicatrices y la piel fotodañada, así como diversos tratamientos médicos, sin que se hayan comunicado efectos adversos ni tiempo de inactividad durante o después del tratamiento con LED.
Mensajes clave
- El LED no es ablativo ni térmico, por lo que es seguro para todo tipo de piel.
- El tratamiento es de manos libres y no requiere la presencia del operador.
- El espectro infrarrojo es invisible al ojo.
- La protección ocular es obligatoria, tanto para el médico como para el paciente.
- El LED puede utilizarse como tratamiento complementario en todos los procedimientos con láser.
- La terapia con LED ayuda a la cicatrización de heridas después de la cirugía.
- Los resultados son mejores cuando el LED se utiliza en combinación.
- La terapia con LED es una modalidad de tratamiento eficaz, no dolorosa y sin tiempo de inactividad.
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